CPCI總線嵌入式智能I-O模塊設(shè)計(jì)與開發(fā).pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的逐步發(fā)展和成熟，智能化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化逐漸成為現(xiàn)代工業(yè)控制的發(fā)展趨勢(shì)。從20世紀(jì)80年代開始，憑借迅速發(fā)展的開放式工業(yè)控制總線，依靠網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊的嵌入式技術(shù)也逐步發(fā)展、成熟起來。嵌入式控制器因其可靠性高、功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、國(guó)防、航空航天等各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)各行各業(yè)的產(chǎn)品升級(jí)換代、加速自動(dòng)化進(jìn)程起到了極其重要的推動(dòng)作用。在嵌入式系統(tǒng)不斷成熟的今天，智能I/O模塊也隨之快速發(fā)展。
　　在傳統(tǒng)的工業(yè)控制系統(tǒng)中，I

2、/O模塊自身不具備智能化，I/O模塊功能的實(shí)現(xiàn)，由主機(jī)通過總線對(duì)其進(jìn)行控制，因而降低了主機(jī)的實(shí)時(shí)性和可靠性。因此，提高主機(jī)的工作效率、減輕主機(jī)訪問I/O的頻率、增強(qiáng)對(duì)實(shí)時(shí)開關(guān)量數(shù)據(jù)的采集和控制能力等要求，是智能I/O模塊設(shè)計(jì)中需要解決的關(guān)鍵問題。在工業(yè)控制領(lǐng)域，CPCI總線具有與PCI總線標(biāo)準(zhǔn)兼容、高傳輸速率、支持熱插拔等優(yōu)點(diǎn)，越來越多地應(yīng)用于實(shí)際工程中，也為智能I/O模塊的開發(fā)提供了基礎(chǔ)平臺(tái)。
　　為實(shí)現(xiàn)智能I/O模塊的高速處理

3、能力、較高的存儲(chǔ)能力，提高模塊的可靠性、降低功耗，課題基于CPCI總線技術(shù)，采用以ARM920T為內(nèi)核的ARM微處理器，設(shè)計(jì)、開發(fā)了一種嵌入式智能I/O模塊。主要工作包括：
　　（1）在總結(jié)歸納新型智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際控制系統(tǒng)的要求，設(shè)計(jì)一種基于CPCI總線的嵌入式智能I/O模塊的總體架構(gòu)，包括：系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的接口、I/O的接口、與控制對(duì)象的串行接口等部分。該模塊與主機(jī)模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊、交換機(jī)模塊等協(xié)同工作，完

4、成控制系統(tǒng)特定的功能要求。
　?。?）為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總體對(duì)智能I/O模塊的要求，設(shè)計(jì)了滿足CPCI總線物理接口的智能I/O模塊、編寫了智能I/O模塊軟件應(yīng)用程序、為驗(yàn)證智能I/O模塊的功能制作了模擬器繼電器板和調(diào)試設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了智能I/O模塊的功能（包括網(wǎng)絡(luò)的接口、I/O的接口、與控制對(duì)象的串行接口）驗(yàn)證。
　?。?）為實(shí)現(xiàn)智能 I/O模塊的高速數(shù)據(jù)處理能力，良好的存儲(chǔ)性能，提高模塊工作的可靠性并降低功耗的要求，選用ARM9型單片

5、機(jī)AT91RM9200為核心，選擇合適的器件，組建了一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，為實(shí)際控制系統(tǒng)提供了一個(gè)低功耗，低成本，高性能的單片解決方案。大幅提高了控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，可使機(jī)箱內(nèi)主機(jī)模塊有更多的時(shí)間處理大量的計(jì)算、實(shí)時(shí)顯示等任務(wù)。
　?。?）對(duì)設(shè)計(jì)研制的嵌入式智能I/O模塊的網(wǎng)絡(luò)接口性能、I/O接口性能、串行接口性能的驗(yàn)證。采用對(duì)智能I/O模塊做高低溫試驗(yàn)并進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性考核的方式進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示智能I/O模塊在高低溫條件下工